Filtr do oczyszczania ścieków

Od tysięcy lat stosuje się filtrację w celu zmniejszenia poziomu brudu, rdzy, zawiesin i innych zanieczyszczeń z wody. Osiąga się to poprzez przepuszczenie brudnej wody wejściowej (dopływu) przez materiał filtrujący. Gdy woda przepływa przez złoże, zanieczyszczenia zatrzymują się w materiale wkładu filtracyjnego. W zależności od zanieczyszczeń i mediów, za usuwanie zanieczyszczeń z wody aktywnych jest kilka różnych mechanizmów fizycznych i chemicznych. Część sprzętu wykorzystywanego do stosowania tych mechanizmów uległa dramatycznym zmianom na przestrzeni czasu.

Z biegiem lat coraz lepiej poznano podstawowe mechanizmy fizyczne i chemiczne zachodzące podczas filtracji. Postępy te umożliwiły specjalistom od uzdatniania wody optymalizację usuwania zanieczyszczeń z wody. Systemy filtracyjne usuwają cząstki stałe, a ze względu na dużą powierzchnię mediów filtracyjnych mogą być również wykorzystywane do napędzania reakcji chemicznych, w wyniku których usuwane są różne zanieczyszczenia.

Zasady adsorpcji:

„Adsorpcja” jest jednym z najczęściej używanych, ale najmniej rozumianych terminów w dyskusjach na temat filtracji. Adsorpcja odnosi się do usuwania zanieczyszczeń z cieczy na powierzchnię ciała stałego. Podczas adsorpcji zawieszona w wodzie cząstka przylega do stałej powierzchni. Adsorpcja to adhezja atomów, jonów lub cząsteczek gazu, cieczy lub ciała stałego do powierzchni. W przypadku filtracji wody zawieszone w cieczy cząstki stałe będą przylegać do stałej powierzchni medium.

Adsorpcja różni się od okluzji tym, że okluzja cząstek jest usuwana z przepływu procesu, ponieważ okluzja jest wynikiem wielkości cząstek, które są zbyt duże, aby przejść przez fizyczne ograniczenie w ośrodku. W większości przypadków na zaadsorbowane cząstki wpływają słabe interakcje chemiczne, które pozwalają im przylegać do powierzchni ciała stałego. Zaadsorbowane cząstki przyczepiają się do powierzchni ośrodka, stając się warstewką słabo trzymanej części ciała stałego. Cząsteczki zanieczyszczeń są utrzymywane w wewnętrznej strukturze porów węgla poprzez przyciąganie elektrostatyczne (siły Van der Waalsa), znane również jako chemisorpcja.

W większości zastosowań węgiel aktywny usuwa zanieczyszczenia z płynów, par lub gazów poprzez adsorpcję, która jest zjawiskiem powierzchniowym, które powoduje akumulację cząsteczek w wewnętrznych porach węgla aktywnego. Dzieje się tak w porach nieco większych niż cząsteczki, które są adsorbowane, dlatego bardzo ważne jest dopasowanie wielkości porów ośrodka z węglem aktywnym do cząstek cząsteczek, które próbujesz zaadsorbować. AES ma ogromne doświadczenie w doborze odpowiedniego nośnika węglowego do Twojego zastosowania.

Granulowany węgiel aktywny jest najczęściej stosowany w stałych złożach filtracyjnych. Niektóre z ważnych aspektów, które należy wziąć pod uwagę, to wymagany czas kontaktu, wielkość naczyń filtrujących, urządzenia do napełniania i opróżniania oraz środki bezpieczeństwa. Co więcej, kluczowa kwestia dotycząca GAC ​​odnosi się do możliwej regeneracji na miejscu lub poza zakładem. Zwykle w bardzo dużych instalacjach możliwe jest przeprowadzenie regeneracji na miejscu, podczas gdy w małych obiektach nie jest to opłacalne. Najpopularniejszą metodą regeneracji węgla aktywnego jest aktywacja termiczna. Odbywa się to w trzech głównych etapach, rozpoczynając od suszenia, następnie ogrzewania, a na końcu resztkowego zgazowania organicznego za pomocą gazu utleniającego (pary lub dwutlenku węgla). Zwykle wymiana łóżka Carbon jest tańsza, ponieważ główni producenci Carbonu znajdują się w Europie.

Mitem jest, że węgiel aktywny można zregenerować poprzez zwykłe płukanie wsteczne. Płukanie wsteczne usuwa jedynie uwięziony materiał i ponownie klasyfikuje złoże filtracyjne. Węgiel aktywny ma określony czas życia, po którym nie jest w stanie usunąć zanieczyszczeń i dlatego należy go usunąć i wymienić.

Węgiel aktywny jest adsorbentem węglowym o dużej porowatości wewnętrznej, a co za tym idzie i dużej powierzchni wewnętrznej. Komercyjne gatunki węgla aktywnego mają powierzchnię wewnętrzną od 500 do 1500 m2/g. Związane z rodzajem aplikacji, trzy główneistnieją grupy:

Sproszkowany węgiel aktywny; wielkość cząstek 1-150 μm
Granulowany węgiel aktywny, wielkość cząstek 0.5-4 mm
Wytłaczany węgiel aktywny, wielkość cząstek 0.8-4 mm
Właściwy węgiel aktywny posiada szereg unikalnych cech: dużą powierzchnię wewnętrzną, dedykowane (powierzchniowe) właściwości chemiczne oraz dobrą dostępność porów wewnętrznych. Rozkład wielkości porów jest bardzo ważny dla praktycznego zastosowania; najlepsze dopasowanie zależy od cząsteczek, które mają zostać uwięzione, fazy (gaz, ciecz) i warunków obróbki.

Pożądaną strukturę porów produktu z węglem aktywnym uzyskuje się poprzez połączenie odpowiedniego surowca i warunków aktywacji.

Właściwości fizyczne i chemiczne węgla aktywnego mogą silnie wpływać na jego przydatność do danego zastosowania, a istnieje wiele różnych testów, które pomagają przewidzieć zdolność węgla do działania. Test liczby jodowej może zazwyczaj przewidzieć skuteczność, gdy mają zostać zaadsorbowane bardzo małe cząsteczki, takie jak wolny chlor. Wartość garbników i liczba melasy lub skuteczność odbarwiania melasy są bardziej odpowiednie w parametrach testów laboratoryjnych dla średnich i dużych cząsteczek lub gdy małe cząsteczki są obecne w większych cząsteczkach. W zastosowaniach, w których usuwa się wiele różnych zanieczyszczeń, określenie najlepszego rodzaju węgla aktywnego nie jest tak łatwe. Kiedy zanieczyszczenia wahają się od bardzo małych do bardzo dużych, duże cząsteczki często zatykają małe pory, czyniąc je niedostępnymi dla innych cząsteczek.

Jak widać wcześniej, filtr z węglem aktywnym wykorzystuje adsorpcję do usuwania pewnych zanieczyszczeń, takich jak wolny chlor, usuwanie nieprzyjemnych zapachów, substancje organiczne itp. Węgiel aktywowany, zwany także węglem aktywowanym, węglem aktywowanym lub carbo activatus, jest formą węgla przetworzonego w celu jego oczyszczenia z małymi porami o małej objętości, które zwiększają powierzchnię dostępną dla adsorpcji lub reakcji chemicznych.

Ze względu na wysoki stopień mikroporowatości zaledwie jeden gram węgla aktywnego ma powierzchnię przekraczającą 500 m2, jak określono na podstawie izoterm adsorpcji gazowego dwutlenku węgla w temperaturze pokojowej lub 0,0 stopnia temperatura. Poziom aktywacji wystarczający do użytecznego zastosowania można osiągnąć jedynie przy dużej powierzchni; jednakże dalsza obróbka chemiczna często poprawia właściwości adsorpcyjne.

Aplikacje:

Istnieje wiele zastosowań filtrów z węglem aktywnym. Poniżej wymieniono tylko niektóre z nich, najważniejsze i najczęściej spotykane.

Bezpłatne usuwanie chloru
Usuwanie materii organicznej
Usuwanie zapachu
Usuwanie bromianów (po ozonowaniu permeatu SWRO)
Odbarwianie stopionego cukru (produkcja cukru białego)
Odbarwianie melasy
Oczyszczanie powietrza
Nośnik katalizatora
Oczyszczanie gazów spalinowych (usuwanie dioksyn i rtęci)